Cum funcționează instalațiile de depozitare a gazelor subterane: metode adecvate de stocare a gazelor naturale

S-ar părea că cunoașterea modului în care sunt proiectate instalațiile subterane de stocare a gazelor nu are o semnificație practică pentru utilizatorul obișnuit.Dar omenirea este prea dependentă de combustibilul „albastru” și vrem cu adevărat să fim siguri că nu vor exista niciodată întreruperi în aprovizionarea acestuia. Nu-i așa?

Și fiecare compatriot poate fi liniștit de informațiile despre depozitele de gaze situate în subteran (UGS) - atâta timp cât acestea sunt pline, nu vor fi probleme cu alimentarea cu gaze. Citiți mai multe despre structura de stocare și caracteristicile de stocare în articolul nostru.

Construcția de depozite subterane de gaze

Dacă proprietarii de case particulare folosesc gaz pentru a stoca gaz pentru nevoile casnice rezervoare de gaz, apoi la scară națională vorbim despre opțiuni de stocare complet diferite. Astfel, oficial, depozitele subterane de stocare a gazelor sunt complexe de structuri inginerești care servesc pentru injectarea, depozitarea și retragerea combustibilului „albastru”. Ele constau din componente supraterane și subterane.

LA sol raporta:

• punct de distribuție a gazelor, care servește la distribuirea fluxului de gaz în mai multe procese tehnologice;
• magazin de compresoareunde combustibilul este pregătit (prin creșterea presiunii) pentru injectare în puțuri;
• Instalatii de purificare a gazelor.

Subteran Componentele UGS sunt: ​​puțuri, lucrări, rezervoare. Iar ultimul punct (containere) este cel mai interesant - modul în care este aranjat depozitul de gaz în sine depinde de locul în care este depozitat combustibilul „albastru”.

Instalațiile moderne de depozitare a gazelor subterane sunt similare ca aspect cu fabricile mari. Deoarece pentru a asigura injectarea/eliminarea combustibilului este necesar să folosiți un compresor puternic, curățenie și alte echipamente. Care este deservit de sute, sau chiar mii de specialiști

Revizuirea rezervoarelor de stocare a gazelor

Cu aceeași greutate, gazul ocupă suprafețe mult mai mari decât orice solid. Și deoarece este folosit în cantități uriașe, sunt necesare aceleași recipiente pentru a-l depozita.

Mai mult, experții au abandonat depozitarea gazelor în rezervoare supraterane artificiale în urmă cu un secol.

Motivul este că acest lucru ar necesita:

• ocupă zone vaste ale planetei cu complexe pentru depozitarea combustibilului „albastru” de joasă presiune;
• utilizați rezervoare de gaz de înaltă presiune scumpe și explozive.

Ca urmare, pentru a neutraliza aspectele negative enumerate mai sus, s-a făcut alegerea în favoarea depozitelor subterane, acestea fiind considerate a fi containere amplasate la o adâncime semnificativă. Care, în cele mai multe cazuri, variază de la 300 la 1000 de metri. Și puteți stoca combustibil acolo în rezervoare create de natură.

În total, inginerii au învățat să folosească cu succes 7 tipuri de rezervoare de stocare a gazelor naturale:

• format în formațiuni poroase saturate cu apă;
• conservate după producerea carbohidraților, și anume gaz, ulei;
• formată în zăcăminte de sare gemă;
• creat în exploatarea minelor;
• creat în roci durabile de permafrost;
• cu o înveliș de gheață la temperatură scăzută;
• format în urma exploziilor atomice subterane.

Deși există multe opțiuni, doar primele 4 metode de stocare a gazelor diferă ca practic.Opțiunile de rezervor rămase sunt potrivite doar teoretic.

Instalația subterană de stocare a gazelor din Stavropol de Nord este cea mai mare din lume, iar rezervele de gaze stocate acolo sunt capabile să satisfacă cererea anuală de combustibil a unei țări atât de mari precum Franța. Deoarece suprafața de depozitare este de până la 680 km²

Motivul pentru care celelalte trei opțiuni nu sunt practice este următorul:

• Gazul poate fi stocat în roci înghețate, așa cum demonstrează mai multe instalații de depozitare existente în regiunile de nord ale planetei. Dar volumele lor sunt extrem de nesemnificative, prin urmare nu au nicio semnificație industrială astăzi.
• Containerele formate prin explozii nucleare subterane sunt destul de potrivite pentru stocarea unor rezerve semnificative de gaz, ceea ce a fost deja dovedit experimental. Dar ideea este că armele puternice au fost testate departe de locul unde locuiau oamenii. Prin urmare, de obicei nu există consumatori sau utilități acolo.

Ca urmare, aceste tipuri de containere sunt pur și simplu nepotrivite pentru utilizare.

Deși depozitele subterane de depozitare a gazelor se numesc depozite, de fapt, conservarea gazelor nu este sarcina lor principală. Deoarece ceea ce este în ele este folosit în cea mai mare parte pentru a netezi neuniformitățile de consum. Care poate fi zilnic, săptămânal, sezonier. Doar în ultimă instanță sunt create facilități UGS pentru a atenua consecințele circumstanțelor de forță majoră.

În continuare, vom lua în considerare mai detaliat fiecare dintre opțiunile de stocare a gazului în subteran.

Opțiunea #1 - depozitare în formațiuni saturate cu apă

Instalațiile de depozitare din formațiunile saturate cu apă sunt proiectate pentru a compensa efectele denivelărilor sezoniere în utilizarea gazului. Și, de asemenea, pentru a crea rezerve strategice.

O caracteristică importantă a proiectării unor astfel de instalații de depozitare este participarea umană minimă - cel mai adesea în etapa creării puțurilor necesare pentru injectarea gazului.

Harta Rusiei arată că instalațiile subterane de stocare a gazelor sunt situate în apropierea principalelor conducte de gaze și a zonelor populate mari. Și aceasta nu este o coincidență, deoarece instalațiile de depozitare sunt proiectate pentru a asigura stabilitatea consumului de gaz, pentru care ar trebui să fie în imediata apropiere a obiectelor mari.

Aceste recipiente sunt căutate în formațiuni arteziene. Instalațiile de stocare a gazelor sunt create acolo unde structura rocii este permeabilă și poroasă. Lichidul rămas este îndepărtat de gaz, care îl comprimă și apoi îl stoarce.

Așa-numitele rezervoare de stocare a combustibilului în sine nu sunt de fapt astfel. Mai exact, nu sunt deloc acolo - sunt folosite ca spațiu de depozitare goluri în straturile poroase. Și întreaga procedură pentru crearea unei instalații de stocare a gazelor constă în deplasarea unei părți din apă la periferie. Ei fac acest lucru pentru a crea spațiu pentru combustibilul „albastru”.

Procedura descrisă mai sus poate fi finalizată numai dacă o serie de factori contribuie la aceasta:

• Stratul poros permeabil este acoperit cu un dom (capac) din roci impermeabile la gaz, care sunt de obicei argile comprimate.
• Acviferul se extinde de la limitele depozitului pe zeci de kilometri. Și este și mai bine dacă are acces la suprafață. Toate cele de mai sus permit gazului să stoarce cu succes apa din formațiune.
• Lungimea domului este suficientă pentru a oferi capacitatea de a stoca volume semnificative de gaz.
• Porozitatea și permeabilitatea rocii asigură o capacitate acceptabilă de gaz și capacitatea de a-l elibera în timpul dezvoltării.

Dacă cel puțin una dintre condiții nu este îndeplinită, atunci va fi imposibil să se creeze un depozit subteran.

Principiul de funcționare al depozitelor subterane moderne este simplu. Caracteristicile pot fi examinate folosind exemplul unor spații mari de depozitare a gazelor subterane utilizate pentru a atenua neregulile sezoniere.

Deci, de obicei, în sezonul cald, cantitatea necesară de gaz este pompată în ele. Care începe să fie luat abia odată cu debutul sezonului de încălzire. Mai mult, nu este o cantitate uriașă de gaz care este trimisă în conducta principală, ci una medie, cunoscută din experiența de exploatare din iernile trecute.

Și, dacă brusc temperatura scade brusc și consumul zilnic devine cu un ordin de mărime mai mare, atunci o instalație mare de stocare a gazelor subterane nu va crește încă volumul de retragere. Iar deficitul va fi acoperit de mici facilități de depozitare concepute pentru a netezi consumul zilnic și săptămânal. Motivul este că este mai ușor și mai rapid să alegeți dintre ele.

Containerele cu o suprafață de câțiva kilometri pătrați sunt considerate optime. Cu o diferență de înălțime între partea de jos și de sus a cupolei în 10-15 metri

Avantajul instalațiilor UGS în formațiunile saturate cu apă este capacitatea lor semnificativă. Un dezavantaj este că geologii, atunci când studiază caracteristicile acviferului, pot să nu identifice sau să nu ia în considerare un factor important. Ca urmare, spațiul de stocare va fi inutilizabil.

Și cel mai rău lucru este că acest lucru este adesea dezvăluit după investiții uriașe în construcția infrastructurii supraterane și subterane. Destul de des există și probleme mai puțin semnificative, din care funcționarea instalațiilor subterane de stocare a gazelor în roci saturate cu apă este însoțită de costuri neplanificate semnificative.

Opțiunea #2 - containere după producerea de hidrocarburi

Complexele de inginerie care aparțin acestui tip servesc la atenuarea fluctuațiilor sezoniere ale consumului de combustibil „albastru”. Și, de asemenea, pentru a crea rezerve strategice.

Instalațiile de depozitare subterane sunt solicitate datorită faptului că crearea și funcționarea lor sunt cele mai profitabile din punct de vedere economic. Și rezervoarele de gaz supraterane uriașe (prezentate în fotografie) sunt folosite dacă nu este posibilă utilizarea conductelor principale de gaz din depozitele subterane de gaz. În plus, recipientele prezentate în fotografie stochează de obicei doar gaz lichefiat

Proiectarea instalațiilor de depozitare de acest tip este aceeași ca și în cazul analogilor creați în formațiuni saturate cu apă. Adică, combustibilul este stocat în golurile rocilor poroase.

Instalațiile UGS create în roci unde se aflau cândva hidrocarburile sunt cele mai abundente din lume. Deci, numărul lor ajunge la un procent semnificativ de 70%, motivul pentru care este o serie de avantaje.

Acestea includ: capacitate semnificativă și economii la investiții de capital în explorare, crearea infrastructurii sau cel puțin o parte a acesteia, foraj - producția de petrol și gaze a fost deja efectuată la locul creării unor astfel de instalații de stocare subterană a gazelor.

Trebuie înțeles că rezervoarele de gaz îngropate nu sunt depozite subterane. Deoarece sunt concepute pentru a rezolva probleme complet diferite. Și ajung în subteran doar pentru a face evaporarea gazului lichefiat mai eficientă în înghețurile severe. Și fără costuri. Și, de asemenea, amplasarea condiționată în subteran a rezervoarelor de gaz vă permite să economisiți spațiu util undeva pe parcela personală

Dar containerele conservate după producerea de hidrocarburi nu pot fi numite ideale.

Au multe dezavantaje:

• probleme cu etanșeitatea puțurilor vechi - acest lucru este valabil mai ales pentru fostele câmpuri petroliere;
• porozitate insuficientă, permeabilitatea rocilor;
• amestecarea gazului cu reziduurile de petrol - ceea ce duce uneori la pierderi semnificative, deoarece amestecul rezultat nu mai poate fi folosit.

Și, de asemenea, gazul dezvoltă adesea o impuritate periculoasă sub formă de hidrogen sulfurat în câmpurile petroliere. Ceea ce este dăunător sănătății umane și, de asemenea, distruge tot felul de structuri din oțel, chiar și cele legate de oțel inoxidabil.

Funcționarea depozitelor subterane de gaze bazate pe zone de zăcăminte de hidrocarburi epuizate este posibilă datorită faptului că gazul, atunci când este injectat, înlocuiește petrolul rămas din formațiunea dorită. În plus, ca și apa, are efect de compresibilitate și mobilitate, ceea ce facilitează sarcina de aranjare a recipientului. Uneori, petrolul sub presiunea gazului nu este strâns în stâncă, ci se ridică în vârf, ceea ce devine o sursă suplimentară de profit.

Opțiunea #3 - rezervoare în zăcăminte de sare gemă

Astfel de recipiente cu gaz servesc la atenuarea denivelărilor zilnice și săptămânale ale utilizării acestuia și, de asemenea, participă la nivelarea celei sezoniere. În plus, instalațiile de depozitare în formațiuni de sare fac față cu succes rolului de sursă de rezervă pentru consumatori importanți.

Există doar două moduri populare de a stoca gazul în subteran. Și anume, în straturi poroase permeabile și caverne spălate în depozite de sare. Prima opțiune este utilizată atunci când trebuie să creați un spațiu de stocare mare, a doua - numai pentru rezolvarea problemelor locale

Instalațiile UGS specificate sunt create prin spălarea unei părți din depozitele de sare pentru a crea o cavitate de dimensiunea necesară. În acest scop, sunt forate inițial mai multe puțuri prin care este furnizată apă pentru o perioadă lungă de timp.

Deși procedura descrisă este lungă și costisitoare, se plătește de la sine, deoarece gazul natural injectat este stocat fără pierderi. Motivul este că peșterile de sare sunt etanșe. În plus, au efect auto vindecare — fisurile tectonice și alte fisuri sunt rapid acoperite cu depozite de sare.

Avantajul construirii unor astfel de instalații subterane de stocare a gazelor este că volumul necesar de combustibil este retras practic fără restricții de viteză. Care este de câteva ori mai mare decât atunci când se efectuează aceleași operațiuni în containere de alte tipuri. Și, de asemenea, un avantaj important al instalațiilor UGS construite în peșterile de sare este procentul ridicat de extracție a gazelor - unul dintre cele mai mari dintre toate tipurile sale.

Roca pentru depozitarea gazului ar trebui să fie așa cum se arată în fotografie. Adică permeabil și să aibă suficient spațiu pentru a găzdui un volum mare de combustibil. În plus, structura formațiunii ar trebui să permită deplasarea ușoară a reziduurilor de apă și ulei

Dar numărul de caverne din straturile de sare nu depășește 2% din numărul total de unități de depozitare.

Acest indicator este afectat de o serie de aspecte negative:

• Prezența unor cantități uriașe de apă sărată după ce a spălat peșterile pentru a economisi gaz. Drept urmare, dacă nu există mare în apropiere sau măcar fabrici de prelucrare a sării, nu există unde să puneți lichidul. Care este motivul principal pentru cantitatea mică de acest tip de UGS.
• Reducerea volumului util în timpul funcționării. Acest fenomen este cauzat de evaporarea sării în locuri cu presiune mai mare și acumulare unde este mai mică.
• Apariția impurităților în gaz, care sunt adesea rămășițele de lichid folosite anterior pentru spălarea peșterii.
• Volume minore, care nu permite crearea de rezerve in cantitati suficiente.

Ca urmare, instalațiile de depozitare a sării sunt utilizate de obicei numai acolo unde nu este posibilă utilizarea tipurilor de containere enumerate mai sus.

Opțiunea #4 - UGS în minele

Volumele lor sunt nesemnificative. Cu toate acestea, suedezii și norvegienii stochează o parte din rezervele lor strategice de gaz în containere de acest tip.

PVC-ul din mine este singurul depozit de gaz complet echipat de oameni. Deci, într-una dintre mine, exploziile creează un container, care este apoi căptușit cu foi de oțel.

Așa arată cavernele de sare folosite pentru a stoca gazul. Sunt sigilate ermetic și fiabile, dar au dimensiuni limitate și, prin urmare, sunt potrivite pentru crearea de instalații UGS de volum mic. Și exclusiv pentru rezolvarea problemelor locale. De exemplu, în Rusia, din 27 de depozite utilizate astăzi, doar 2 sunt depozite de sare.

Deși este rentabil să exploatezi instalații subterane de stocare a gazelor în minele abandonate din cauza procentului și ratei ridicate de retragere, numărul acestora nu va crește semnificativ în viitorul apropiat. Motivul este că depozitele descrise sunt dificil de construit. Deoarece nu este întotdeauna posibil să se obțină o etanșeitate completă, ceea ce duce la pierderi semnificative.

Acest lucru se întâmplă din cauza faptului că în timpul funcționării minei încearcă să furnizeze acolo cantitatea maximă de aer. De ce este creat un sistem de ventilație cu o mulțime de ieșiri la suprafață, care nu poate fi întotdeauna etanșat la amenajarea unei spații de depozitare?

Drept urmare, astăzi există doar câteva exemple de succes de implementare a ideii de stocare a gazelor în minele abandonate (în Suedia, Norvegia, Germania).

Spațiile de depozitare sunt etanșe?

Scurgerile de combustibil sunt procese comune care nu pot fi evitate. Pentru că sunt prea multe motive.

Pentru comoditate, acestea sunt împărțite în 3 categorii:

• geologice;
• tehnologic;
• tehnic.

Pentru grup geologice motive includ eterogenitatea acoperirii UGS, prezența faliilor tectonice, precum și caracteristicile hidrodinamicii și geochimiei. De exemplu, gazul poate migra pur și simplu prin formațiune, iar specialiștii nu vor influența în niciun fel acest lucru.

Tehnologic cauze sunt printre cele mai frecvente, deoarece erorile apar în mod regulat la evaluarea oricăror fapte. De exemplu, eficacitatea hidrocapcanelor, rezervele de gaze și procesele fizice și chimice în curs.

Adesea, forarea puțurilor este folosită pentru a ajunge la straturile dorite. În plus, tehnologia sa nu diferă de procedurile similare atunci când se încearcă să ajungă la zăcămintele de gaz și petrol

Motive tehnice sunt cel mai adesea asociate cu starea puțurilor folosite, prin care se injectează gaz.

Caracteristici ale creării de depozite subterane de gaze

În 95% din cazuri se creează depozite subterane stoarce apa cu gaz, reziduuri petroliere din formațiuni poroase. În acest fel, sunt create „containere” pentru depozitarea combustibilului „albastru”.

Și cea mai importantă caracteristică este că volumul de gaz folosit pentru a extrage lichidele nu poate fi utilizat ulterior pentru livrarea către consumatori. Sarcina sa este de a preveni revenirea apei și a reziduurilor de hidrocarburi la vechiul lor loc. În caz contrar, depozitul va înceta să mai existe.

Adică gazul specificat este tampon. De regulă, nu este mai puțin de jumătate din volumul total pompat în depozitele subterane de gaz. Și, în unele cazuri, există de 3 ori mai mult gaz tampon decât ceea ce poate fi folosit pentru furnizarea consumatorilor, ceea ce se numește activ.

Este interesant că cantitatea de gaz tampon nu poate fi calculată în avans.Adică totul este testat exclusiv experimental. Ceea ce în multe cazuri durează ani. Dar totuși, atunci când rezultatul obținut este nesatisfăcător, gazul tampon poate fi pompat în întregime.

Procedura de umplere a depozitului

După ce geologii au studiat o formațiune și au decis că o instalație de stocare a gazelor poate fi creată în locul potrivit, producătorii de gaze construiesc un complex de inginerie.

Instalațiile moderne de depozitare a gazelor subterane sunt cea mai sigură modalitate de a stoca rezervele de gaze. Dar scurgerile sale frecvente reprezintă o mare problemă pentru lucrătorii din gaz și pentru ecologistii, care consideră astfel de cazuri o problemă semnificativă pentru mediu. Și se mai întâmplă, așa cum se arată în fotografie (un incendiu la una dintre depozitele de gaze subterane din Ungaria este vizibil în depărtare)

Și apoi începe injectarea de combustibil „albastru” în viitoarea unitate de depozitare a gazelor subterane, care este furnizată de la cel mai apropiat conducta principală. Și merge la locul de curățare, de unde sunt îndepărtate tot felul de impurități mecanice.

Combustibil curat este furnizat la punctul de dozare și dozare. Și după aceea, la magazinul de compresoare, unde se efectuează compresia - acesta este numele pentru pregătirea gazului pentru pompare în depozit. Reprezintă o creștere a presiunii gazului până la valoarea dorită.

Apoi este transportat la punctele de distribuție a gazelor. Acolo unde fluxul total este împărțit în mai multe și alimentat la linii tehnologice diferite. De acolo este trimis prin plume la puțuri pentru injectare.

Pe parcursul întregului proces, specialiștii monitorizează o serie de parametri, inclusiv presiunea și temperatura gazului, precum și productivitatea fiecărei sonde.

Concluzii și video util pe această temă

Videoclipul atașat mai jos este dedicat subiectului creării de instalații de stocare subterane de gaz pentru a netezi consumul inegal de combustibil care va fi furnizat de gazoductul Power of Siberia.

Instalațiile subterane de depozitare a gazelor sunt cea mai fiabilă și profitabilă modalitate de a echilibra consumul inegal de gaze și de a asigura aprovizionarea sa stabilă în caz de forță majoră. Și cel mai interesant lucru este că pentru aceasta trebuie să mulțumim nu geniului uman, ci naturii, care a creat cu prudență straturile de rocă potrivite pentru aceasta..

Ați luat parte personal la crearea de depozite subterane de gaze și doriți să completați materialul de mai sus cu informații utile? Sau ai observat o discrepanță în fapte? Lăsați observațiile și comentariile dvs. - blocul de feedback se află sub articol.